CA1284097C - Procede et appareil d'obtention d'un melange de corps a bas points d'ebullition - Google Patents
Procede et appareil d'obtention d'un melange de corps a bas points d'ebullitionInfo
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- CA1284097C CA1284097C CA000493242A CA493242A CA1284097C CA 1284097 C CA1284097 C CA 1284097C CA 000493242 A CA000493242 A CA 000493242A CA 493242 A CA493242 A CA 493242A CA 1284097 C CA1284097 C CA 1284097C
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Abstract
Le mélange est réalisé à l'état liquide en introduisant tout d'abord dans un réservoir le corps le plus volatil à l'état liquide, puis en faisant circuler dans un serpentin immergé dans ce liquide l'autre ou chaque autre corps à l'état liquide avant de le faire tomber en pluie dans le réservoir. Application à l'obtention d'air reconstitué.
Description
12~4097 "PR~CEDE ET APPAREIL D'O~TENTION D'UN MELANGE DE CORPS A BAS POINTS
D'E~ULLITION"
La presente invention est relative à la production de melanges de corps à bas points d'ebullition ayant des volatilites differentes.
Elle s'applique en particulier à la production d'air reconstitué à partir d'Qxygène liquide et d'azote liquide.
La production d'air reconstitue s'opère actuellement en evaporant d'une part de l'oxygène liquide, d'autre part de l'azote liquide, puis en melangeant les deux gaz dans les proportions convenables. Cette technique pose divers problèmes technologiques, notamment lorsque le debit d'air demandé varie dans le temps, pour conserver constante la composition du melange ; elle est relativement coûteuse et necessite de nombreux contrôles.
L'invention a pour but de fournir une technique plus fiable et plus economique pour produire de tels mélanges. A cet effet, elle a pour objet un proced~ pour fournir un melange à cc~p~sition determunee de corps à bas points d'ebullition ayant des volatilites differentes, caracterise en ce qu'on realise le melange en phase liquide en sous-refroidissant par echange de chaleur indirect avec le liquide le plus volatil l'autre ou chacun des autres liquides, puis en effectuant le melange des liquides dans un reservoir dans les proportions desirees.
De preference, on introduit tout d'a~ord dans le reservoir la totalite du liquide le plus volatil, puis on fait circuler 1'autre ou chacun des autres liquides dans un echangeur de chaleur indirect immerge dans le liquide contenu dans le reservoir, puis on effectue le melange.
L'invention a egalement un appareil pour fournir un melange de corps à bas points d'~bullition et de volatilites differentes, caracterise en ce qu'il comprend un reservoir de melange muni d'une part de moyens d'alimentation en liquide le plus volatil, et d'autre part d'une conduite d'alimentation en liquide moins volatil, cette conduite etant reliee, à l'interieur du reservoir, à l'entree d'un echangeur de 30 chaleur indirect dispose dans la partie inferieure de ce reservoir, une seoonde conduite partant de la sortie de cet echangeur et delbouchant dans le reservoir, ce dernier comportant egalement une conduite de soutirage de liquide partant du fond du reservoir.
Un exemple de realisation de l'inventiQn va maintenant être 35 decrit en regard du dessin annex~, sur lequel la figure unique represente - sch~matiquement un appareil canforme à l'invention.
~28409~
L'appareil illustré au dessin est destine à produire de l'air reconstitue. Il comprend essentiellement un recipient LA de stockage d'azote liquide, un recipient lB de stockage d'oxygène liquide, et un rëservoir de m~lange 2 supporte par une bascule 3.
Une conduite respective 4A, 4B part du fond de chaque recipient 1~, lB, est equipee d'une electro-vanne 5A, 5B et penètre dans la partie inferieure du réservoir 2. La conduite 4A se termine à cet ~l~lacement par une crosse librement ouverte, tandis que la conduite 4B se raccorde à
l'entree d'un serpentin 6 d'~change de chaleur monte dans la partie inferieure du reservoir. Un tube vertical 7 s'étend de la sortie du serpentin 5 à la region superieure du reservoir, où il est pourvu d'une rampe d'aspersion 8.
Une conduite de derivation 9 est piquee sur la conduite 4A et comporte une electro-vanne de detente 10. A la sortie de celle-ci, la conduite 9 passe par un separateur de phases 11, puis traverse la region superieure du reservoir 2 en formant un serpentin condenseur 12, et ressort enfin de ce reservoir par un event 13.
Le reservoir 2 est encore equipe d'une conduite de soutirage de liquide 14 qui part de son fond.
L'appareil comporte bien entendu les divers accessoires classiques dans la technique du stockage de liquides cryogeniques, par exemple un rechauffeur 15A, 15B de montee en pression associe à chaque recipient LA, lB, et des moyens appropries d'isolation thermique (non representes).
L'appareil ainsi decrit fonctionne de la manière suivante.
Du liquide est soutire à un debit quelconque par la conduite 14. Par exemple, on peut le comprimer au moyen d'une pompe 16, le faire passer par un vaporiseur-rech~uffeur 17 et utiliser l'air gazeux bbtenu pour remplir sous pression des bouteilles 18, notam~ent en vue d'une utilisation mkdicale de cet air. En variante, le liquide so~tir~ p~urrait ~galement atre directcment transvase dans un r~cipient cryogenique approprie non represent~, par exemple en vue de produire du froid.
Lorsque le niveau du liquide dans le reservoir 2 atteint un niveau bas pr~determ m ~, on interro~pt le soutirage et on remplit complètement le reservoir. Pour oe la, la vanne 5A s'ouvre. De l'azote liquide passe alors par la conduite 4A mais, pend<~t une phase transitoire de mise en froid, cet azote se vaporise et provoque une 128~097 au~mentation de pression dans le réservoir 2. Lorsque la pression atteint une valeur predéterminee, la vanne 10 s'ouvre ; l'azote liquide passe alors par la conduite 9, se détend dans la vanne 10 et parcourt le serpentin 12 en recondensant partiellement la phase vapeur contenue dans le reservoir. La pression diminue donc, et le remplissage en azote liquide se poursuit.
Lorsque la quantite nécessaire d'azote liquide, détectee par la bascule 3 (ou, en variante, par un compteur approprie), a ete introduite dans le reservoir, la vanne 5A se ferme et la vanne 5B s'ouvre. De 0 l'oxygène liquide est ainsi admis dans le serpentin 6 et s'y sous-refroidit sensiblement à la temperature de l'azote liquide. Puis l'oxygène liquide~monte dans le tube 7 et retombe en pluie, par la rampe 8, sur le liquide dejà contenu dans le reservoir. Lorsque la quantité
nécessaire d'oxygène liquide, detectee par la bascule 3 ~ou, en variante, par un compteur approprie) a eté introduite, la vanne 5B se ferme et le soutirage de melange liquide peut reprendre.
Bien entendu, l'appareil est equipé de moyens de commande appropries pour realiser les operations automatiques decrites ci-dessus.
Ces moyens de commande sont classiques et n'ont pas besoin d'être decrits plus en detail.
Le sous-refroidissement de l'oxygene liquide par l'azote li~uide permet d'effectuer le melange dans de bonnes conditions. De plus, il produit une ebullition locale sur le serpentin 6, ce qui assure un brassage efficace du melange. Par ailleurs, l'oxygène liquide sous-refroidi tombant en pluie dissout une partie des vapeurs d'azote produites lors de la phase precedente de remplissage, ce qui contribue encore à l'obtention d'un melange homcgène.
Ainsi, on obtient dans le reservoir 2 un m~lange de composition très pr~cise, par exemple 22 % d'oxygane liquide, 78 % d'azote liquide, et on retrouve bien entendu la meme composition dans les bouteilles 18.
L'influence du phenomène de distillation est négligeable et la composition du mklange reste pratiquement constante pendant tout le soutirage.
On comprend que 1'invention s'applique avantageusement à
l'obtention de n'importe quel melange ~ composition determinee de deux ou plusieurs constituants à bas points d'ebullition ayant des volatilites nettement differentes les unes des autres.
D'E~ULLITION"
La presente invention est relative à la production de melanges de corps à bas points d'ebullition ayant des volatilites differentes.
Elle s'applique en particulier à la production d'air reconstitué à partir d'Qxygène liquide et d'azote liquide.
La production d'air reconstitue s'opère actuellement en evaporant d'une part de l'oxygène liquide, d'autre part de l'azote liquide, puis en melangeant les deux gaz dans les proportions convenables. Cette technique pose divers problèmes technologiques, notamment lorsque le debit d'air demandé varie dans le temps, pour conserver constante la composition du melange ; elle est relativement coûteuse et necessite de nombreux contrôles.
L'invention a pour but de fournir une technique plus fiable et plus economique pour produire de tels mélanges. A cet effet, elle a pour objet un proced~ pour fournir un melange à cc~p~sition determunee de corps à bas points d'ebullition ayant des volatilites differentes, caracterise en ce qu'on realise le melange en phase liquide en sous-refroidissant par echange de chaleur indirect avec le liquide le plus volatil l'autre ou chacun des autres liquides, puis en effectuant le melange des liquides dans un reservoir dans les proportions desirees.
De preference, on introduit tout d'a~ord dans le reservoir la totalite du liquide le plus volatil, puis on fait circuler 1'autre ou chacun des autres liquides dans un echangeur de chaleur indirect immerge dans le liquide contenu dans le reservoir, puis on effectue le melange.
L'invention a egalement un appareil pour fournir un melange de corps à bas points d'~bullition et de volatilites differentes, caracterise en ce qu'il comprend un reservoir de melange muni d'une part de moyens d'alimentation en liquide le plus volatil, et d'autre part d'une conduite d'alimentation en liquide moins volatil, cette conduite etant reliee, à l'interieur du reservoir, à l'entree d'un echangeur de 30 chaleur indirect dispose dans la partie inferieure de ce reservoir, une seoonde conduite partant de la sortie de cet echangeur et delbouchant dans le reservoir, ce dernier comportant egalement une conduite de soutirage de liquide partant du fond du reservoir.
Un exemple de realisation de l'inventiQn va maintenant être 35 decrit en regard du dessin annex~, sur lequel la figure unique represente - sch~matiquement un appareil canforme à l'invention.
~28409~
L'appareil illustré au dessin est destine à produire de l'air reconstitue. Il comprend essentiellement un recipient LA de stockage d'azote liquide, un recipient lB de stockage d'oxygène liquide, et un rëservoir de m~lange 2 supporte par une bascule 3.
Une conduite respective 4A, 4B part du fond de chaque recipient 1~, lB, est equipee d'une electro-vanne 5A, 5B et penètre dans la partie inferieure du réservoir 2. La conduite 4A se termine à cet ~l~lacement par une crosse librement ouverte, tandis que la conduite 4B se raccorde à
l'entree d'un serpentin 6 d'~change de chaleur monte dans la partie inferieure du reservoir. Un tube vertical 7 s'étend de la sortie du serpentin 5 à la region superieure du reservoir, où il est pourvu d'une rampe d'aspersion 8.
Une conduite de derivation 9 est piquee sur la conduite 4A et comporte une electro-vanne de detente 10. A la sortie de celle-ci, la conduite 9 passe par un separateur de phases 11, puis traverse la region superieure du reservoir 2 en formant un serpentin condenseur 12, et ressort enfin de ce reservoir par un event 13.
Le reservoir 2 est encore equipe d'une conduite de soutirage de liquide 14 qui part de son fond.
L'appareil comporte bien entendu les divers accessoires classiques dans la technique du stockage de liquides cryogeniques, par exemple un rechauffeur 15A, 15B de montee en pression associe à chaque recipient LA, lB, et des moyens appropries d'isolation thermique (non representes).
L'appareil ainsi decrit fonctionne de la manière suivante.
Du liquide est soutire à un debit quelconque par la conduite 14. Par exemple, on peut le comprimer au moyen d'une pompe 16, le faire passer par un vaporiseur-rech~uffeur 17 et utiliser l'air gazeux bbtenu pour remplir sous pression des bouteilles 18, notam~ent en vue d'une utilisation mkdicale de cet air. En variante, le liquide so~tir~ p~urrait ~galement atre directcment transvase dans un r~cipient cryogenique approprie non represent~, par exemple en vue de produire du froid.
Lorsque le niveau du liquide dans le reservoir 2 atteint un niveau bas pr~determ m ~, on interro~pt le soutirage et on remplit complètement le reservoir. Pour oe la, la vanne 5A s'ouvre. De l'azote liquide passe alors par la conduite 4A mais, pend<~t une phase transitoire de mise en froid, cet azote se vaporise et provoque une 128~097 au~mentation de pression dans le réservoir 2. Lorsque la pression atteint une valeur predéterminee, la vanne 10 s'ouvre ; l'azote liquide passe alors par la conduite 9, se détend dans la vanne 10 et parcourt le serpentin 12 en recondensant partiellement la phase vapeur contenue dans le reservoir. La pression diminue donc, et le remplissage en azote liquide se poursuit.
Lorsque la quantite nécessaire d'azote liquide, détectee par la bascule 3 (ou, en variante, par un compteur approprie), a ete introduite dans le reservoir, la vanne 5A se ferme et la vanne 5B s'ouvre. De 0 l'oxygène liquide est ainsi admis dans le serpentin 6 et s'y sous-refroidit sensiblement à la temperature de l'azote liquide. Puis l'oxygène liquide~monte dans le tube 7 et retombe en pluie, par la rampe 8, sur le liquide dejà contenu dans le reservoir. Lorsque la quantité
nécessaire d'oxygène liquide, detectee par la bascule 3 ~ou, en variante, par un compteur approprie) a eté introduite, la vanne 5B se ferme et le soutirage de melange liquide peut reprendre.
Bien entendu, l'appareil est equipé de moyens de commande appropries pour realiser les operations automatiques decrites ci-dessus.
Ces moyens de commande sont classiques et n'ont pas besoin d'être decrits plus en detail.
Le sous-refroidissement de l'oxygene liquide par l'azote li~uide permet d'effectuer le melange dans de bonnes conditions. De plus, il produit une ebullition locale sur le serpentin 6, ce qui assure un brassage efficace du melange. Par ailleurs, l'oxygène liquide sous-refroidi tombant en pluie dissout une partie des vapeurs d'azote produites lors de la phase precedente de remplissage, ce qui contribue encore à l'obtention d'un melange homcgène.
Ainsi, on obtient dans le reservoir 2 un m~lange de composition très pr~cise, par exemple 22 % d'oxygane liquide, 78 % d'azote liquide, et on retrouve bien entendu la meme composition dans les bouteilles 18.
L'influence du phenomène de distillation est négligeable et la composition du mklange reste pratiquement constante pendant tout le soutirage.
On comprend que 1'invention s'applique avantageusement à
l'obtention de n'importe quel melange ~ composition determinee de deux ou plusieurs constituants à bas points d'ebullition ayant des volatilites nettement differentes les unes des autres.
Claims (9)
1. Procédé pour fournir un mélange à composition déterminée d'une première substance ayant un point d'ébullition relativement bas et d'au moins une seconde substance ayant un point d'ébullition plus élevé, caractérise en ce qu'on réalise le mélange en phase liquide en sous-refroidissant la seconde substance par échange de chaleur indirect avec la première substance, puis en mélangeant dans un réservoir la seconde substance sous-refroidie avec la première substance dans des proportions correspondant à la composition déterminée.
2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé
en ce qu'on introduit tout d'abord dans le réservoir la totalité de la première substance, puis on fait circuler la seconde substance dans un échangeur de chaleur indirect immergé dans la première substance contenue dans le réservoir, puis on effectue le mélange.
en ce qu'on introduit tout d'abord dans le réservoir la totalité de la première substance, puis on fait circuler la seconde substance dans un échangeur de chaleur indirect immergé dans la première substance contenue dans le réservoir, puis on effectue le mélange.
3. Procédé suivant la revendication 2, caractérisé
en ce que, pour effectuer le mélange, on fait tomber en pluie dans le réservoir la seconde substance sous-refroidie.
en ce que, pour effectuer le mélange, on fait tomber en pluie dans le réservoir la seconde substance sous-refroidie.
4. Procédé suivant l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que, pendant l'introduction de la première substance dans le réservoir, on limite la pression intérieure du réservoir en faisant circuler un courant de cette première substance, après détente, dans un condenseur prévu dans la partie supérieure du réservoir.
5. Appareil pour fournir un mélange de substance à bas points d'ébullition et de volatilités différentes, caractérisé en ce qu'il comprend un réservoir de mélange muni d'une part de moyens d'alimentation en liquide le plus volatil, et d'autre part d'une conduite d'alimentation en liquide moins volatil, cette conduite étant reliée, à l'intérieur du réservoir, à l'entrée d'un échangeur de chaleur indirect dispose dans la partie inférieure de ce réservoir, une seconde conduite partant de la sortie de cet échangeur et débouchant dans le réservoir, ce dernier comportant également une conduite de soutira-de de liquide partant du fond du réservoir.
6. Appareil suivant la revendication 5, caractérisé en ce que ladite seconde conduite se termine dans la partie supérieure du réservoir par au moins un orifice d'aspersion.
7. Appareil suivant l'une des revendica-tions 5 et 6, caractérisé en ce que le réservoir comprend une troisième conduite qui traverse la partie supérieure du réservoir sous la forme d'un échangeur de chaleur indirect et est destinée à être alimentée en agent réfrigérant.
8. Appareil suivant la revendication 7, caractérise en ce que lesdits moyens d'alimentation sont relies au fond d'un premier récipient destine à
contenir le liquide le plus volatil et ladite condui-te d'alimentation au fond d'un second récipient destiné à contenir un liquide moins volatil.
contenir le liquide le plus volatil et ladite condui-te d'alimentation au fond d'un second récipient destiné à contenir un liquide moins volatil.
9. Appareil suivant la revendication 8, caractérisé en ce que ladite troisième conduite est reliée au fond dudit premier récipient par l'intermé-diaire d'une vanne de détente.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8416015A FR2571979B1 (fr) | 1984-10-19 | 1984-10-19 | Procede et appareil d'obtention d'un melange de corps a bas points d'ebullition. |
| FR84.16.015 | 1984-10-19 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CA1284097C true CA1284097C (fr) | 1991-05-14 |
Family
ID=9308808
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CA000493242A Expired - Lifetime CA1284097C (fr) | 1984-10-19 | 1985-10-18 | Procede et appareil d'obtention d'un melange de corps a bas points d'ebullition |
Country Status (10)
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| EP (1) | EP0179710B1 (fr) |
| JP (1) | JPS6199800A (fr) |
| AT (1) | ATE34087T1 (fr) |
| CA (1) | CA1284097C (fr) |
| DE (1) | DE3562562D1 (fr) |
| ES (1) | ES8702161A1 (fr) |
| FR (1) | FR2571979B1 (fr) |
| GR (1) | GR852520B (fr) |
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|---|---|---|---|---|
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| US5778678A (en) * | 1996-11-20 | 1998-07-14 | The Boc Group, Inc. | Method and apparatus for producing liquid mixtures of oxygen and nitrogen |
| GB9716518D0 (en) * | 1997-08-05 | 1997-10-08 | Boc Group Plc | Liquefied gas mixture |
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| FR2991195B1 (fr) * | 2012-05-29 | 2014-08-01 | Air Liquide | Procede de fabrication d'un melange d'azote liquide et d'oxygene liquide dont les proportions sont proches de l'air liquide |
| FR3044071B1 (fr) * | 2015-11-24 | 2018-05-11 | L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Procede et installation de stockage d'un melange gazeux liquefie, en particulier d'air liquefie |
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| FR2133330A5 (fr) * | 1971-04-16 | 1972-11-24 | Oreal | |
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- 1984-10-19 FR FR8416015A patent/FR2571979B1/fr not_active Expired
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1985
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- 1985-10-14 EP EP85401988A patent/EP0179710B1/fr not_active Expired
- 1985-10-14 DE DE8585401988T patent/DE3562562D1/de not_active Expired
- 1985-10-15 US US06/792,695 patent/US4718772A/en not_active Expired - Lifetime
- 1985-10-18 CA CA000493242A patent/CA1284097C/fr not_active Expired - Lifetime
- 1985-10-18 PT PT81331A patent/PT81331B/pt not_active IP Right Cessation
- 1985-10-18 GR GR852520A patent/GR852520B/el unknown
- 1985-10-18 JP JP60231434A patent/JPS6199800A/ja active Pending
- 1985-10-18 ES ES547995A patent/ES8702161A1/es not_active Expired
Also Published As
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